Identificação dos mecanismos genéticos de resposta ao estresse ácido em Saccharomyces cerevisiae

Células de S. cerevisiae são submetidas a diferentes tipos de estresse durante o processo fermentativo para a produção de álcool combustível. No Brasil, este processo ocorre com reciclos celulares intercalados por etapas de pré-fermentação que inclui, entre outros procedimentos, o tratamento com ácido sulfúrico diluído para controle da população bacteriana. Este tratamento conduz a perda da viabilidade celular, com conseqüências no rendimento fermentativo. Considerando estes fatos, o presente trabalho tem o propósito de identificar a resposta genética e metabólica de S. cerevisiae ao estresse ácido, e revelar os mecanismos que conduzem a tolerância e adaptação celular. Foi realizada a triagem de mutantes com deleções crescendo em meio com pH neutro e ácido, onde foram comparados com a linhagem selvagem, assim como também foi avaliada a expressão gênica global e específica para genes envolvidos em diferentes via metabólicas. Os resultados mostraram que a via de Integridade da Parede Celular é o principal mecanismo responsável pela tolerância celular ao pH ácido, onde este dano ativa a via da proteína quinase C (PKC) principalmente pelo sensor de membrana Wsc1p. Adicionalmente, danos a parede celular podem mimetizar o efeito do choque hiperosmótico e ativar a via HOG, a qual amplifica o sinal da via PKC e induz a ativação dos canais de Ca2+ pelo aumento da expressão do gene SLT2, promovendo o influxo de cálcio que ativará a calcineurina. Juntos, estes mecanismos conduzem a mudanças na expressão de genes envolvidos com a regeneração da parede celular, metabolismo de carboidratos, resposta a feromônios e regulação do ciclo celular.S. cerevisiae cells are subjected to different sorts of stress during the fermentation process for the fuel alcohol production. In Brazil, this process occurs using cell recyclings interspersed with steps of pre-fermentation which includes, among other procedures, treatment with dilute sulfuric acid to control of the bacterial population. This treatment leads to loss of cell viability, with consequences on yield fermentation. Considering these facts, the present study aims to identify the genetic and metabolic response of S. cerevisiae during acid stress, and reveal the mechanisms leading to tolerance and cellular adaptation. Screening was performed with deletion mutants grown in media with neutral and acid pH, which were compared with the wild strain, as well as also was evaluated the global and specififies gene expression to genes involved in different metabolic pathway. The results showed that the Cell Wall Integrity pathway is the main mechanism responsible for cellular tolerance to acid pH, where the damage activates the protein kinase C (PKC) mainly by Wsc1p membrane sensor. In addition, cell wall injury might mimic the effects of high osmotic shock and activates the HOG pathway, which amplifies the signal in the upper part of PKC pathway and leads to the activation of Ca2+ channels by SLT2 overexpression and this Ca2+ influx further activates calcineurin.Together, these mechanisms induce the expression of genes involved in cell wall regeneration, mating, carbohydrate metabolism and cell cycle regulation